關(guān)于鋼板分條機(jī)圓盤剪“配刀方法”的初探

1、關(guān)于鋼板分條機(jī)圓盤剪“配刀方法”的初探徐鴻斌杭州寶井鋼材加工配送有限公司摘要：本文敘述了精密分條圓盤剪的配刀方法；這種方法突破了目前國(guó)內(nèi)鋼材加工剪切行業(yè)中基于非精密圓盤剪的傳統(tǒng)配刀思路，對(duì)從事鋼板剪切工作的領(lǐng)導(dǎo)層和工程師在采購(gòu)和使用時(shí)都很有幫助。關(guān)鍵詞：鋼板剪切；分條圓盤剪；配刀軟件；間隙目前，在各鋼廠精整生產(chǎn)線，鋼材剪切加工中心中常因規(guī)格和品種的變化，需要經(jīng)常更換分條機(jī)上圓盤剪，復(fù)合橡膠環(huán)和定距環(huán)的配置。此外，用戶在添置新的分條機(jī)時(shí)，也常會(huì)遇到怎樣購(gòu)置第一批工裝的問(wèn)題。由于投資有多有少，分條機(jī)水平有高有低，產(chǎn)品檔次、經(jīng)營(yíng)思路等各不相同；因此，用戶常會(huì)對(duì)工具的配置產(chǎn)生各種疑慮和困惑。本文將在此

2、對(duì)刀具配置問(wèn)題作進(jìn)一步的探討。1，冷軋薄鋼板精密剪切的基本單元冷軋薄板由上下圓刀滾剪而成條狀，剪切行業(yè)一般稱寬的那部分單元為雌刀單元，而插在其中窄的那部份單元為雄刀單元。雌刀和雄刀兩個(gè)基本剪切單元，交替地分布在上下刀軸之間.每個(gè)基本單元的寬度常由四部分組成：兩把圓刀、上下刀問(wèn)的間隙、復(fù)合橡膠隔離圈、定距環(huán)。如前文所述，為了在配置時(shí)獲得正確的側(cè)間隙和寬度精度，精密圓盤剪的精度應(yīng)達(dá)到以下要求，平行度：0.002mm、平面度：0.002mm、寬度+/-0.001mm，乃至+/-0.0005mm，而國(guó)內(nèi)一些圓盤剪的公差還停留在0.0lmm，或稍好些的(甚至于包括一些進(jìn)口的）仍然在0.005mm的水平上

3、。由于精度不同，配刀的思路就各不相同。1.1精度差的圓盤剪的配置模式先撇開(kāi)由圓盤剪的不良平行度和平面度產(chǎn)生刀面端跳造成的間隙變動(dòng)而形成的毛刺，此處只討論因?qū)挾裙钸^(guò)大而達(dá)不到精確間隙值要求而形成的毛刺。這種刀具的寬度誤差常在0.01mm左右。以剪切O2mm厚薄鋼板為例。它所需的間隙應(yīng)為0.02mm。那么本身就有0.01mm寬度誤差的刀具怎樣能滿足0.02mm間隙的要求呢?這和對(duì)以分幣為尾數(shù)來(lái)標(biāo)價(jià)的商品怎能用角幣來(lái)結(jié)算，是一樣的道理。正因如此，一些加工中心就用許多塑料薄膜墊片來(lái)調(diào)整間隙，但問(wèn)題是圓盤剪的裝拆很麻煩；而某個(gè)單元的調(diào)整也勢(shì)必會(huì)影響其它單元的間隙，這樣反復(fù)的調(diào)整會(huì)致使操作者失去方向和信

4、心。實(shí)際上塑料墊片厚薄不勻，整個(gè)剪切的系統(tǒng)無(wú)法形成足夠的剛性，達(dá)不到原來(lái)的目的。如果再進(jìn)行反復(fù)的調(diào)整，就會(huì)浪費(fèi)許多高附加值的材料（如電工鋼、不銹鋼等）和有效的時(shí)間，實(shí)在是得不償失。1.2精度稍好圓盤剪的配置模式這種圓盤剪的寬度誤差常在O.005mm左右。用這種刀具時(shí)一般可不用超薄塑料墊片，但操作常會(huì)害怕過(guò)多的刀片疊在一起，會(huì)使累積誤差增加，因而一般會(huì)準(zhǔn)備很多的刀片、復(fù)合橡膠隔離圈、定距環(huán)，然后從中挑選尺寸合適的圓盤剪配在基本單元中。這種配置方法需要大量的時(shí)間和工裝庫(kù)存，且效果未必能盡人意。1.3高精度圓盤剪的配置模式由于這種圓盤剪的精度都在級(jí)，因此它能像機(jī)械制造廠計(jì)量室中的塊規(guī)那樣，隨心所欲地

5、配置出鋼板條帶精密剪切所需的間隙和寬度。再加上排刀軟件的支持，它還能有效地消除上下兩軸問(wèn)所有剪切單元的累積誤差。此外，由于精度高，整個(gè)剪切系統(tǒng)的剛性就特別好。日本三菱、荷蘭ASKO、德國(guó)愛(ài)凱思等公司能制造這樣高精度的圓盤剪，取消了塑料薄膜墊片，所以這種圓盤剪也叫無(wú)墊片圓盤剪。2，高精度圓盤剪的配置模式和思路2.1剪切中心圓盤剪的最佳配置前提條件由于分條圓盤剪的配置和投資有很大的關(guān)系，因此剪切中心需在充份的市場(chǎng)調(diào)查后正確定位自己的需求。如果要求過(guò)高會(huì)增加投資，而要求過(guò)低，則會(huì)給在以后滿足多種剪切規(guī)格時(shí)帶來(lái)困難。加工中心在購(gòu)置精密圓盤剪時(shí)所需了解的數(shù)據(jù)：裁切材料的厚度范圍：最厚和最薄厚度；裁切材料

6、來(lái)料時(shí)的寬度范圍，最寬和最窄卷寬；裁切材料的拉伸強(qiáng)度牛頓mm2；對(duì)未來(lái)鋼板分條帶寬度增量的要求：如0.01mm，0.1mm，0.5mm，1mm等；對(duì)間隙的增量要求：如0.005mm，0.01mm等；刀軸的有效長(zhǎng)度(從軸肩到鎖緊螺母)；最窄條寬和最多的剪切條數(shù)；刀具間隙設(shè)置在哪一單元，雄刀單元或雌刀單元?2.2組成剪切基本單元各部分的作用2.2.1圓盤剪圓盤剪的作用主要是剪切鋼板，它另一個(gè)重要作用是構(gòu)成鋼帶寬，保證帶寬公差的重要部份。圓盤剪的厚度還取決于最窄的條寬；太厚的圓盤剪無(wú)法剪出窄帶來(lái)，而太薄又會(huì)影響圓盤剪的剛性。因窄料往往也是薄料，所以有的加工中心常會(huì)備上兩組厚度不同的圓盤剪，讓薄刀裁切

7、厚度較薄的窄鋼帶。2.2.1.1在分條機(jī)剪切行業(yè)中，通常選用刀片材質(zhì)，根據(jù)金屬元素組成可知：A.含Cr的金屬制品可以使用金屬組織細(xì)微化，可起到防銹的功能；B.含Mo的金屬制品可增加金屬之強(qiáng)度、硬度，使其具有更高的切削性能；C.含釩的金屬制品對(duì)于抗動(dòng)擊及耐疲勞有很大的作用；D.含碳量高時(shí)，能使斷面細(xì)微化，但其韌性降低，可增加其耐磨耗性；E.含硅（si）可使刀片內(nèi)部組織更加緊密，但會(huì)增加其脆性；F.錳有脫酸降氧之功能，可具有防銹防腐性，但脆性將增大；G.磷（P）與氮（N）可增加鋼品之耐腐蝕性，但脆性將增大；H.鎳（Ni）可減小刀刃之熱膨系數(shù)，降低X磁性，減小高溫銹化；I.鎢（W）可提高淬火溫度，得

8、到最佳溫度。由于刀片與板材之間的對(duì)抗剪切及磨耗，刀片會(huì)產(chǎn)生金屬表面疲勞層，而刀片的選擇材料可以盡可能延長(zhǎng)其使用壽命，目前常見(jiàn)的刀片材料有：A.SLD-11SKD-11（Cr12Mov）、SKD-12（高硬度冷模合金鋼）、SLD-11系本系列之最高級(jí)數(shù)材料B.SKH-51SKH-9（鉬系高速工具鋼）C.ACD-8（低硬度冷模合金鋼）各刀片材料之金屬元素分析及適用板材：A.SKD-11（Cr12Mov）類：其含碳良在1.41.6之間，含鉻量在11.0013.00之間，其中含Mo、含V與其他合金比較，具有較高的硬度（其可達(dá)硬度范圍5860。）、韌性及耐磨性，適用于以下板材：1，冷軋板（SPCC）0.

9、33.2；2，表面處理板（電解、鍍鋅、彩涂）0.33.2；3，不銹鋼（SUS）0.13.0。B.ACD-8：含鎳量高，有較高韌性，適用于剪切較厚之熱軋板、高張力板，但耐磨性較差。ACD-8HRC53。55。HRC5355ACD-8HRC55。58。D.SKH-54：為SKH-9系更高級(jí)材料，HRC60。63。SKH-54SKH-512.2.1.2厚度尺寸等選擇，根據(jù)剪切材料厚度，硬度等做合適選擇，一般按如下規(guī)律選擇（提供參考）：厚度：為剪切板厚的3倍以上；外徑大小：為剪切板厚的40倍以上；刀片伸出量為：板厚的25倍以下；有鍵槽刀片，其鍵槽應(yīng)必須帶R角。2.2.2水平間隙預(yù)留及刀片下切量水平間隙

10、取決于鋼板的厚度和拉伸強(qiáng)度牛頓mm2，一般在8到12間。愈薄愈軟的鋼板材料在剪切時(shí)愈容易產(chǎn)生毛刺，因此對(duì)間隙要求愈精確。所以間隙的增量要很小，有的甚至要精確到0.0005mm，便于調(diào)整。A.刀片水平間隙預(yù)留大小請(qǐng)確定于板材厚度、質(zhì)地，按常規(guī)方法其數(shù)值在板材厚度的6%12%之間：普板：如SPP、SPCH、SECC，間隙參數(shù)為8%10%；不銹鋼：SUS間隙參數(shù)為7%11%（軟則略大，硬則略?。?；硅鋼片：SI間隙參數(shù)為7%11%；高炭鋼：65Mn、S20C等間隙參數(shù)為8%12%；非鐵金屬：AL、CN、ZN等間隙參數(shù)為5%10%；以上參數(shù)僅供參考，在實(shí)際作業(yè)中根據(jù)實(shí)際情況作出合適調(diào)整。A.下切量又稱刀

11、片垂直重合量：根據(jù)板材厚度而定，一般情況為板厚在4mm以下時(shí)為正值，4mm以上時(shí)為負(fù)值，即材料在4mm以上時(shí)，刀片為非重疊狀態(tài)，一般情況如下所示：（約為板厚的10%50）下刀深度（參考）0.64m/mUP0.50.40.34m/mDW0.20.10-0.1-0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7123456在使用過(guò)程中,根據(jù)實(shí)際情況作合適調(diào)整.考慮到板材的多樣性和特異性，現(xiàn)作如下規(guī)律供參考使用：材料類型水平間隙垂直疊合量抗張力強(qiáng)度較高之材料略加大略淺韌性材料略縮小略深機(jī)械剛性較小的略加大略淺或不變嚴(yán)格要求剪切加工精度的略縮小略淺或不變2.2.3復(fù)合橡膠隔離圈復(fù)合橡膠隔離圈有很多作用：不

12、僅在圓盤剪剪切鋼板時(shí)要緊緊壓住被切材料，不讓鋼板的邊部產(chǎn)生波浪；它還可用來(lái)向前傳遞鋼帶，幫助剪切；復(fù)合橡膠隔離圈的鐵芯同樣用來(lái)構(gòu)成帶寬，并保證其公差。對(duì)較薄的板料，無(wú)論是雄刀單元還是雌刀單元，都要將兩刀內(nèi)側(cè)之間的空間墊滿。復(fù)合橡膠隔離圈的制造工藝比較復(fù)雜，價(jià)格也較貴；在刀片用鈍需修磨時(shí)，它也要隨著修磨。因此復(fù)合橡膠隔離圈的厚度規(guī)格不多，常為5，6，7，8，9，10，20，40，80mm等寬度。4mm以下很少見(jiàn)，因太薄而容易脫膠。5，6，7，8，9，lOmm主要用來(lái)配置寬度。如5+6=11，5+7=12，5+8=13，5+9=14。雄刀單元的復(fù)合橡膠隔離圈只要一組，但雌刀單元的橡膠隔離圈常要多組

13、，以適應(yīng)不同鋼板厚度的需要。復(fù)合橡膠隔離圈外圓在修磨時(shí)以其鐵芯為基準(zhǔn)，因此其外圓的母線始終和中心軸線保持平行，在運(yùn)行中不會(huì)使鋼帶左右偏擺，保證了板面的平整；這對(duì)加工中心提高產(chǎn)品質(zhì)量非常重要。如是松套橡膠隔離圈，其外圓就無(wú)法保證這點(diǎn)，卷出的鋼卷表面就會(huì)不平。一般而言，雄刀單元的復(fù)合橡膠隔離圈的外徑比圓盤剪外徑要大0.25mm或0.5mm，乃至1mm。在圓盤剪開(kāi)始修磨后，雄刀單元的復(fù)合橡膠隔離圈的外徑也要跟著修磨，在外徑方向上始終保持這一差值。但雌刀單元的復(fù)合橡膠圈的外徑不一樣，不同的組配有不同的外徑?，F(xiàn)舉一個(gè)實(shí)例。剪切厚度從0.3mm到3mm時(shí)，它們的配置情況各不相同。如能按表1遞進(jìn)式的修磨外圓

14、，復(fù)合橡膠隔離圈就可多次重復(fù)使用，減少圓盤剪修磨次數(shù)，這會(huì)大大節(jié)約人力、物力和生產(chǎn)成本。 表l遞進(jìn)式修磨外圓舉例項(xiàng)目原始外徑適應(yīng)鋼板厚度下次刃磨圓盤剪外徑mm300299雄刀單元的復(fù)合橡膠圈(蘭)300.5任何厚度299.5原第一組(紅)第一組雌刀單元的復(fù)合橡膠圈(紅)299.50.30.7mm298.5原第二組(黑)第二組雌刀單元的復(fù)合橡膠圈(黑)298.50.71.5mm297.5原第三組(黃)第三組雌刀單元的復(fù)合橡膠圈(黃)297.51.53mm296.5原雄刀側(cè)復(fù)合橡膠圈磨成(蘭)2.2.4定距環(huán)定距環(huán)是保證整個(gè)剪切系統(tǒng)間隙精確的最重要環(huán)節(jié)。它的名義尺寸都在0.01mm一級(jí)，但也可到0

15、.005mm一級(jí)。它的厚度公差仍為+/-0.001mm，甚至于+/-0.0005mm。由于精度高，所有寬度都可由許多具有不同尾數(shù)的定距環(huán)配出來(lái)?？梢哉f(shuō)，這樣高精度的定距環(huán)，即使5片疊在一起，其累積誤差比其它精度差的一片定距環(huán)的誤差還要低。定距環(huán)的作用按尺寸可分為三種：(1)百位小數(shù)的定距環(huán)，如1.01，l.02，l.03，1.06，1.lOmm等，主要用來(lái)滿足配置間隙的要求；(2)帶個(gè)位小數(shù)的定距環(huán)，如1.1，1.2，1.3，1.6，2.Omm等，主要用來(lái)滿足配置鋼帶寬的要求；(3)無(wú)小數(shù)的定距環(huán)，如2，3，5，6，10，20，40，80mm等，主要用來(lái)滿足配置鋼帶寬和填充最外側(cè)兩把圓盤剪和刀

16、軸肩及液壓鎖緊螺母之間的空間。它的需要量按刀軸有效長(zhǎng)度減去最窄原始鋼帶卷寬來(lái)考慮。定距環(huán)的搭配主要是利用1，2，3，6等數(shù)字可演變出許多其它數(shù)字的原理。如：1.01+1.03=2.04,1.02+1.03=205,1.01+1.06=107,1.02+1.06=1.08,103+l.06=1.091.1+1.3=2.4,1.2+1.3=2.5，1.1+1.5=2.6，1.2+1.5=2.7，1.3+1.5=2.8,l.3+1.6=2.9最多利用4片高精度定距環(huán)，可搭配出尾數(shù)從0.010.99mm的任何數(shù)字來(lái)。為盡可能避免薄定距環(huán)上無(wú)橡膠所形成的空間對(duì)鋼帶的影響，如有幾片薄的定距環(huán)，就要分開(kāi)放在

17、復(fù)合橡膠隔離圈之間。由于定距環(huán)的價(jià)格較低，而且可永遠(yuǎn)使用，因此也有些用戶在剪切非常精密薄鋼板時(shí)將定距環(huán)的寬度系列設(shè)計(jì)成l.01，1.02，1.03，1.04，1.05，1.06，1.07，1.08,1.09,1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9。這樣一來(lái)，盡管費(fèi)用高一些，但最多只要2片定距環(huán)，就可演變出尾數(shù)從0.Ol-0.99mm的任何數(shù)字來(lái)。2.3配圓盤剪實(shí)例設(shè)圓盤剪厚度為：5mm，要裁切的材料：寬度25mm；厚度O.2mm，間隙為10，0.02mm，放在雌刀單元。刀軸有效長(zhǎng)1600mm，最窄來(lái)料寬為800mm，最多條數(shù)為60，最窄條寬為25mm(一次剪切時(shí)

18、，鋼帶寬可不相同。)為了更好地理解高精度刀具的配置原理，現(xiàn)先以單個(gè)雌刀單元和單個(gè)雄刀單元舉例如下：2.3.l雄刀單元因間隙放在雌刀單元一側(cè)，故雄刀單元的寬度仍為25mm，其配置為：5mm刀2片+5和10mm橡膠圈各一片。2.3.2雌刀單元加間隙后，雌刀單元的寬度為25.04mm，其配置為：1.01和1.03定距環(huán)各一片，相加為2.04；余下的23mm，則由6、7和l0mm橡膠圈各一片組成。2.4工裝數(shù)量的確定在確定工裝數(shù)量時(shí)，尤其是新機(jī)組配套圓盤剪，復(fù)合橡膠圈和定距環(huán)的數(shù)量時(shí)，必需先弄清組、套和條數(shù)的概念和關(guān)系。(1)組的概念是指：一套雄圓盤剪要配幾組雌圓盤剪，以適應(yīng)不同的材料厚度。(2)套的

19、概念是指：有幾對(duì)上下刀軸。1套就有1對(duì)上下刀軸。為生產(chǎn)安排方便，有的用戶有資金，為方便安排生產(chǎn)。他們會(huì)配幾套。因此套和組的概念不能搞混。正因?yàn)橐慌_(tái)分條機(jī)有幾套刀軸，而一套刀軸又有一組雄圓盤剪和幾組雌圓盤剪，并且每條鋼帶都需一個(gè)雄刀單元和一個(gè)雌刀單元才能剪下來(lái)，因此，除圓盤剪以外，每套中的每組雄，雌刀單元中的復(fù)合橡膠圈和定距環(huán)都要配齊，和條數(shù)相同，不能重復(fù)使用。(3)條數(shù)的概念是指：在分條機(jī)上最多能剪切的條數(shù)。但實(shí)際上，每套中每組圓盤剪不可能同樣切最多的條數(shù)，如一樣的話又何必要配多套圓盤剪呢?按國(guó)際通用慣例，如第一套最多可切60條，第二套就按75計(jì)，即45條。有的公司還有第三套，第四套；第三套就

20、按50計(jì)，即30條，第四套就按25計(jì)，即15條?？倲?shù)為150條。此時(shí)，所配工具數(shù)就是全配時(shí)的150604=62.5。當(dāng)然，最后的數(shù)量還是由用戶根據(jù)市場(chǎng)需求而定。(4)現(xiàn)同樣上文3。配刀實(shí)例中的例子來(lái)說(shuō)明圓盤剪、復(fù)合橡膠圈和定距環(huán)數(shù)量確定的原則和方法。設(shè)該分條機(jī)需2套刀軸，每套l組雄刀，2組雌刀，最多條數(shù)為60。理論刀片數(shù)：第1套602+2=122片。第2套(602+2)75=92片，總數(shù)為214片。復(fù)合橡膠圈和定距環(huán)。第l套復(fù)合橡膠圈片數(shù)分配見(jiàn)表2。表2復(fù)合橡膠圈片數(shù)分配寬度5678910204080雄刀單元，片紅606060606060201010雌刀單元，片藍(lán)606060606060201

21、010雌刀單元，片黃606060606060201010第2套對(duì)搭配寬度用的5,6,7,8,9,10mm厚橡膠圈的數(shù)量，乘75，即45片。對(duì)填充用的20，40，80mm的數(shù)量可保持不變。為了能裁邊最寬來(lái)料，此時(shí)刀軸上只有兩片刀，其間的空檔最長(zhǎng)，都要填滿。那時(shí)我們就需要20，40，80mm等寬幅的復(fù)合橡膠圈。他們各自的數(shù)量只要是分別乘上20，40，80mm寬度后能湊成兩片刀間的最大空檔即可。但這些寬橡膠圈的配置不是唯一的，各有各的考慮。定距環(huán)因雄刀單元基本不用調(diào)整間隙的定距環(huán)，而只在雌刀單元內(nèi)使用，且能反復(fù)使用。因此除一些用來(lái)填充刀外空間的厚定距環(huán)外，其它用來(lái)滿足間隙要求的薄定距環(huán)(從l.01到

22、1.6)的數(shù)量都和最多條數(shù)相同。第1套定距環(huán)片數(shù)分配見(jiàn)表3。表3定距環(huán)片數(shù)分配厚度1.011.021.031.061.11.21.31.61234510204080數(shù)量6060606060606060120120120120120120888而l，2，3，5，10mm是用在雌，雄刀兩個(gè)單元調(diào)整寬度尺寸用的，所以他們的數(shù)量是最高條數(shù)的2倍。20，40，80mm等定距環(huán)的作用主要是填充刀軸上最外兩把刀的空間。因刀軸長(zhǎng)1600mm，最窄來(lái)料為800mm，因此上下兩軸兩邊的空檔各為400mm。如能借用幾個(gè)lOmm定距環(huán)，20，40與80mm的定距環(huán)各8個(gè)已足夠。第2套，其原理和第2套復(fù)合橡膠圈的配置原

23、理相同。3，在高精度圓刀基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高剪切精度、改善功能的措施31計(jì)算機(jī)配刀軟件由于在分條機(jī)上是由許多基本剪切單元構(gòu)成的，每個(gè)單元又有不少圓盤剪、圈、環(huán)組成，即使是最精密的，完全符合圖紙要求的圓盤剪，在幾十，上百片疊在起之后，也會(huì)有累積誤差產(chǎn)生。為徹底消除累積誤差，用戶一定要使用配刀軟件。精度不高的刀，因其不能確定它的實(shí)際尺寸值，因此無(wú)法使用軟件。在刀片、復(fù)合橡膠圈和定距環(huán)出廠時(shí)已對(duì)它們的厚度的正，零，負(fù)公差值作出“+”，“0”，“-”的標(biāo)記，在圓盤剪采購(gòu)交付清單上明確列示，僅需要輸人到計(jì)算機(jī)中。在配刀時(shí)，由計(jì)算機(jī)去挑選那些能在一個(gè)基本單元內(nèi)“+”“-”抵消，總誤差盡可能為零的圓盤剪，復(fù)合橡膠圈和定距環(huán)放在一起，并把它們的“0”，“+”，“-”和數(shù)量告訴配刀者，由操